A model for assessing the risk for sour at bridge sites

Abstract

Ratasiltojen suojaaminen eroosiota vastaan on perinteisesti perustunut kivimateriaalin käyttöön siltojen tukien ympärillä ja eroosiosuojauksen tarve on määritelty kokemusperäisesti. Mikäli virtausnopeudet uomassa ovat korkeita, sillansuunnittelun ohjeissa viitataan ulkomaisiin ohjeisiin eroosiosuojauksen osalta. Siltatarkastuksissa keskitytään vedenpinnan yläpuolisiin rakenteisiin ja ainoastaan erityisestä syystä tutkitaan vedenpinnan alapuolisia olosuhteita ja silloinkin lähinnä rakenteita.

Ratasilloilla on Suomessa todettu rakenteellisia vaurioita, jotka todennäköisesti ovat veden virtauksesta johtuvia, mutta varsinaisia siltojen romahtamisia ei ole lähimenneisyydessä sattunut. Tiesilloilla on Suomessa tiedossa joitakin eroosiosta aiheutuneita sillan vaurioita, joiden seurauksena tie on jouduttu sulkemaan ja silta korjaamaan. Maailmalla eroosiosta johtuvia siltojen sortumia on useita ja eroosiotutkimukseen on panostettu enemmän.

Veden virtauksesta johtuvaa eroosiota on siltapaikoilla kolmenlaista. Yleinen eroosio on sillasta riippumatonta ja kuvaa uomassa luonnollisesti tai muista syistä tapahtuvia muutoksia. Virtauksen supistumisesta johtuva eroosio ilmenee, kun veden virtauksen on siltapaikalla supistuttava silta-aukon läpi. Virtauksen supistuessa veden virtausnopeus kasvaa ja virtauksen kyky irrottaa ja kuljettaa maa-ainesta mukanaan kasvaa. Paikallinen eroosio johtuu itse siltarakenteista, kun virtaus lähellä sillan perustuksia muuttaa suuntaa ja muodostaa maa-ainesta irrottavia ja kuljettavia pyörteitä.

Eroosion laskennallista arviointia varten tarvittavan lähtöaineiston tuottaminen vaatii resursseja ja olemassa olevat laskentamallit eroosion ennustamiseksi ovat epätarkkoja ja liiankin konservatiivisia. Tässä työssä on eroosioriskin arvioimiseksi kehitetty työkalu, jonka käyttö on mahdollista ratasiltojen päätarkastusten yhteydessä. Riskiarviointimallin tuloksena ratasillat tai niiden tuet asetetaan eroosioriskin kannalta laskevaan järjestykseen, mikäli riski ei ole mallin mukaan matala.